當一個正在旋轉的物體，它的旋轉軸正在指著的方向沒有受到外力的影響的時候，它是不會有任何改變的，陀螺儀就是利用這一原理制造出來的。陀螺儀在工作時要給它一個力，使它快速旋轉起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉，可以工作很長時間，接著使用不同的方法來記錄下旋轉軸指示的方向，同時自動地把數據信號送到控制系統(tǒng)中。
簡單來說，陀螺儀就是圍繞著某個固定的支點而快速轉動起來的剛體，平時所說的陀螺其實專指呈對稱性的陀螺，它的質量是均勻分布的，形狀是以軸為對稱的，自轉軸就是它的對稱軸。在一定力矩的作用下，陀螺會一直在自轉，而且還會圍繞著一個不變的軸一直在旋轉，稱作陀螺的旋進或者是回轉效應。這是在平時的生活中普遍存在的現象，例如很多孩子小時候玩的陀螺。
傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高，結構復雜，它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀七十年代以來，現代陀螺儀的發(fā)展已經進入了一個全新的階段。現代陀螺儀在結構上已不具備“陀螺”，只是在功能上與傳統(tǒng)的機械陀螺儀同樣罷了。光纖陀螺儀具有結構緊湊，靈敏度高，工作可靠等等優(yōu)點，在很多的領域已經完全取代了傳統(tǒng)的機械陀螺儀，成為現代導航儀器中的關鍵部件。和光纖陀螺儀同時發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外，還有現代集成式的振動陀螺儀，集成式的振動陀螺儀具有更高的集成度，體積更小，也是現代陀螺儀的一個重要的發(fā)展方向。
陀螺儀按照它的用途來分，陀螺儀可被分為指示陀螺儀和傳感陀螺儀。前者一般應用在飛行狀態(tài)的指示中，當作領航和駕駛儀表來用；后者一般應用在飛行的物體處于運動狀態(tài)的自動控制的系統(tǒng)之中。
利用陀螺儀的動力學特性制成的各種儀表或裝置，主要可以分為陀螺方向儀、陀螺羅盤、陀螺垂直儀、陀螺穩(wěn)定器、速率陀螺儀和陀螺穩(wěn)定平臺，下面選擇幾種簡要介紹下：
陀螺方向儀是能給出飛行物體轉彎角度和航向指示的陀螺裝置。它是三自由度均衡陀螺儀，其底座固連在飛機上，轉子軸提供慣性空間的給定方向。若開始時轉子軸水平放置并指向儀表的零方位，則當飛機繞鉛直軸轉彎時，儀表就相對轉子軸轉動，從而能給出轉彎的角度和航向的指示。由于摩擦及其他干擾，轉子軸會逐漸偏離原始方向，因此每隔一段時間（如15分鐘）須對照精密羅盤作一次人工調整。
陀螺羅盤是供航行和飛行物體作方向基準用的尋找并跟蹤地理子午面的三自由度陀螺儀。其外環(huán)軸鉛直，轉子軸水平置于子午面內，正端指北；其重心沿鉛垂軸向下或向上偏離支承中心。轉子軸偏離子午面時同時偏離水平面而產生重力矩使陀螺旋進到子午面，這種利用重力矩的陀螺羅盤稱擺式羅盤。近年來發(fā)展為利用自動控制系統(tǒng)代替重力擺的電控陀螺羅盤，并創(chuàng)造出能同時指示水平面和子午面的平臺羅盤。
陀螺垂直儀是利用擺式敏感元件對三自由度陀螺儀施加修正力矩以指示地垂線的儀表，又稱陀螺水平儀。陀螺儀的殼體利用隨動系統(tǒng)跟蹤轉子軸位置，當轉子軸偏離地垂線時，固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號使力矩器產生修正力矩，轉子軸在力矩作用下旋進回到地垂線位置。陀螺垂直儀是除陀螺擺以外應用于航空和航海導航系統(tǒng)的又一種地垂線指示或量測儀表。
陀螺儀應用領域很廣，傳統(tǒng)的陀螺儀比較昂貴，基本用于軍事、航空航天、技術和科學的研究和應用等方面，例如：陀螺的章動、炮彈的翻轉、定向指示儀以及回轉羅盤等等。隨著科學技術的進步，可以做出小型化、低成本的陀螺儀產品，現在很多智能手機里面就裝了微型陀螺儀，這就是一個很好的應用實例。
